CN1959442A - 偏焦面焦菲涅尔透镜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种偏焦面焦菲涅尔透镜，偏焦面焦菲涅尔透镜(1)主要由外组段(3)、中部组段(5)和内组段(6)组成。其特点在于每个组段上的外齿(2)与内齿(4)的角度是渐变的，且外齿(2)角度大于内齿(4)的角度，它可将每个组段的折射光都能折射到同一个面上。优点是焦斑温度均匀，不会因点焦斑或线焦斑而烧坏吸热元件。如在光伏电池上采用本发明，可减少光伏电池用量，降低投资。如用它来产生高温热水用于发电，可使太阳能发电成本减少60％，约0.8元/kwh左右(现在光伏发电成本2.5元/kwh以上)。采用本发明还可为人们生产、生活提供大量的由太阳能产生的高温热能。可广泛的应用于太阳能热发电、供热和烘干等领域。

Description

偏焦面焦菲涅尔透镜

本发明涉及一种偏焦面焦菲涅尔透镜，是一种将太阳能转化为热能的新型偏焦面焦菲涅尔透镜。它可将太阳能聚焦到一个面上，产生高温热能，可广泛的使用在太阳能热水、太阳能取暖、太阳能发电和光伏发电领域。

我国开发利用太阳能已有几十年的历史了，光伏电池和太阳热水器都已成为世界上生产和销售的第一大国，近年来生产光伏电池(光电)的企业也在飞速发展，目前我国销售太阳热水器的总量约有七千万m²，光伏电站的发电总量有近千兆瓦，但光伏发电的成本约为2.5元/kwh以上。到目前为止还没有造价较低的太阳能热发电产品和高温太阳能锅炉投放市场。因此，对太阳能聚光等新产品、新技术的需求越来越为迫切。

目前，还没有这种形式的偏焦面焦菲涅尔透镜，现有的菲涅尔透镜只有点聚焦和线聚焦两类，由于这两类菲涅尔透镜聚焦后的光斑是点或线，局部温度太高易损坏光伏电池或吸热体。因此，菲涅尔透镜的推广应用受到了很大的限制。

我国的太阳能资源十分丰富，70％的国土面积日照度都在1kw/m²以上。如果人们能大力开发使用太阳能，太阳能可解决人们生产生活中的所有用能，而且太阳能是一种洁净的清洁能源。大量的使用它，可减少人们使用化石能源所对大气排放的温室气体；使用化石能源不仅浪费了资源，污染了环境，也危害了人们的身体健康。另外随着经济的发展和人们生活水平的提高，能源紧张短缺的形势越来越严峻，世界性争夺能源成了全球主要不安定因素，开发新的替代能源迫在眉睫。

我们如能将这些地球上的太阳能资源利用起来，世界性能源紧张，环境污染等问题也就迎刃而解了。因此，开发此类新型太阳能发电或供热设备的配套核心元件势在必行，迫切需要。

本发明是要提供一种偏焦面焦菲涅尔透镜，是一种可将太阳能聚焦到一个面上的聚光元件。可使太阳能利用获得高温热源，从而实现太阳能热发电或太阳能供热。如用在光伏电池上，还可以减少对光伏电池的用量，大大减少投资，该发明为太阳能的利用提供了一种新型太阳能聚光元件。

本发明为达到上述目的是以这样的方式实现的：将菲涅尔透镜上折光齿设计为平行的直齿，并分成组段，且组段中的齿的角度不等，每组段与每组段中的齿的角度也不等，从而获得使每组段的采光面都能将阳光的折射到一同个吸热面上。

本发明的实现，技术解决方案是在偏焦面焦菲涅尔透镜中设有折射齿，每组段中的外齿角度大，内齿角度小，使这一组段每个齿上的光都能平行折射到一个面上。

本发明的实现，技术解决方案是为了减少使用光伏电池的数量或提高光热吸收介质的温度，实现太阳能利用向中高温发展。

本发明与现有菲涅尔透镜相比，具有以下优点：

一、面聚焦。吸热体温度均匀，不会因点焦斑或线焦斑而烧坏吸热体。

二、便于制造和组合。制造本发明产品，便于模具制作和成型，也便于使用时多块组合。

三、方便跟踪。本发明的产品可以吸热体为转轴，跟着太阳能转动，南北向的季节跟踪可以减去。

四、强度高。本发明的产品的齿为直向，不会影响横向材质强度，将产品放在支架上，横向受力强度高。

五、便于包装运输。因本发明的产品可以同方向多块组装使用，因此，产品规格可以在1米×0.5米的尺寸之内，这样就便于包装和运输了。

以下结合附图对本发明作进一步的描述。

图1是本发明的结构示意图，图2是本发明的应用示意图。实施时不受本图限制。

图中：1偏焦面焦菲涅尔透镜，2外齿，3外组段，4内齿，5中部组段，6内组段，7折射光线，8吸热体。

参照图1，偏焦面焦菲涅尔透镜(1)是玻璃或有机玻璃等复合材料用公知的方法热压成型的。外齿(2)和内齿(4)均是在压模上刻好的。外齿(2)和内齿(4)的角度是渐变的。外齿(2)的角度大于内齿(4)的角度。外组段(3)、中部组段(5)和内组段(6)的各齿的角度也是渐变，还是外组段(3)的角度大，内组段的角度小。中部组段(5)有2至无数个组段组成。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明的偏焦面焦菲涅尔透镜(1)，是用公知的热压方法热压而成的；即：先制作好模具，将玻璃或其它板材放在模具中加热到板材表面融化时，用力将上下模压紧，上下模压到位时，再通水冷却后，即可出产品，再经修边后就成为偏焦面焦菲涅尔透镜(1)。

本发明使用时，参照图2，采用偏焦面焦菲涅尔透镜(1)二块或数块，用支架组装起来，即可作聚光使用，支架应设有跟踪装置。本发明的偏焦面焦菲涅尔透镜(1)可使光斑聚在吸热体(8)上，并可使吸热体(8)达到200℃以上的温度。使用本发明的产品可将太阳能直接用于热发电、供热或烘干等。如用在光伏电池上，可以大大减少光伏电池的使用量，减少总的投资量。降低光伏电池的发电成本。

Claims (4)

1、一种偏焦面焦菲涅尔透镜，是一种太阳能利用设备的聚光元件。偏焦面焦菲涅尔透镜(1)由外组段(3)、中部组段(5)和内组段(6)组成。其特点在于每个组段上的外齿(2)与内齿(4)的角度是渐变的，且外齿(2)角度大于内齿(4)的角度，它可将每个组段的折射光都能折射到同一个面上。

2、根据权利要求1所述的偏焦面焦菲涅尔透镜，其特征是：外组段(3)、内组段(6)和中部组段(5)的宽度相等，且在2厘米与100厘米之间。

3、根据权利要求1所述的偏焦面焦菲涅尔透镜，其特征是：偏焦面焦菲涅尔透镜(1)它可以是制成任意形状的。

4、根据权利要求1所述的偏焦面焦菲涅尔透镜，其特征是：中部组段(5)由两个以上或无数个组成。

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